JP5556661B2 - インクジェット描画装置 - Google Patents

Description

本発明はインクジェット描画装置に関し、詳しくは、限られた基材の移動距離で、ヘッドユニットが移動してくる場所を確保しながら、装置本体に位置不動に固定配置されたカメラによって基材上を画像認識することができ、且つ、基材のアライメントと着弾位置の双方の確認が可能なインクジェット描画装置に関する。

インクジェットヘッドを用いて基材（ワーク）上に液滴を着弾させることにより描画を行うインクジェット描画装置は、例えば半導体基板の配線パターンや液晶表示装置におけるカラーフィルターの画素パターンの描画等といった産業用途にも広く利用されている。このような用途においては、生産性を高めるため、一般に多数のインクジェットヘッドを千鳥状に配列することにより長尺なラインヘッドを構成したヘッドユニットを用いて描画を行うことが行われている。

ところで、このようなインクジェット描画装置では、極めて緻密で高精細な描画が要求される。例えば半導体基板の配線パターンの描画では、隣接する配線との短絡が生じることなく液滴をミクロンオーダーで正確な位置に着弾させる必要があり、カラーフィルターの画像パターンの描画では、所定のマトリクス内に所定の色の液滴をミクロンオーダーで正確に着弾させる必要がある。このため、インクジェットヘッドと基材との位置関係や液滴の着弾位置が厳密に管理される必要がある。

そこで、従来、インクジェットヘッドと基材との位置関係を厳密に管理するため、基材をカメラによって画像認識し、これに基づいて基材やインクジェットヘッドの位置補正を行う技術が知られている。

すなわち、特許文献１には、基材の基準位置に対するずれを測定するためのアライメント光学系と画像認識用の位置評価用光学系とをヘッドユニットと同じステージに設け、これら各光学系を用いて、その下方に位置する基材の位置調整等を行うことが開示されている。

特許文献２には、石定盤上に設置されたフレームに画像処理カメラを設置し、その下方に位置する基材を撮像してその位置補正を行うことが開示されている。この装置では、移動部を石製又はセラミックス製とすることで、基材に対して高精度な平行直線を描画できるようにしている。

特許文献３には、ヘッドユニットが支持されるメインキャリッジを有するＸ軸方向移動機構にカメラキャリッジを設け、このカメラキャリッジでアライメントカメラ及び描画確認カメラを支持し、その下方に位置する基材を撮像してその位置補正等を行うことが開示されている。

特許文献４には、装置フレームにアライメントカメラを設置し、その下方に位置する基材のＸＹ軸座標を検出してその位置補正を行うことが開示されている。また、着弾位置を検出するためのカメラをヘッドと同一のＹ軸移動機構に設置することが開示されている。

特許文献５には、多数のインクジェットヘッドを配列してラインヘッドを構成したヘッドユニットが開示されている。

特開２０００−１８７１１５号公報 特開２００２−３６１８５２号公報 特開２００４−２４３１８７号公報 特開２００６−２５８８４５号公報 特開２００７−９０６８６号公報

インクジェットヘッドと基材との位置関係や液滴の着弾位置を厳密に管理するためには、基材上のアライメントマーカや液滴の着弾位置を画像認識できるように、カメラを基材の上方に位置するように設ける必要がある。カメラを基材の上方に位置させることで、１台のカメラでも基材表面の広い範囲を画像認識することができるからである。

特許文献１〜３では、カメラをヘッドユニットと同じステージに設け、ヘッドユニットと共に基材の上方の所定位置まで移動可能に構成することにより、カメラによって基材表面の広い範囲を画像認識できるようにしている。

しかし、基材表面を画像認識するためにはカメラの移動を伴うこと、及び、通常の描画動作時もヘッドユニットと一緒にカメラも移動することから、カメラは常に移動による振動の影響を受けることとなり、最悪の場合、カメラの取り付け状態にグラツキが発生し、撮影ポイントが計測のたびにずれてしまう等、高精度な画像認識を行うことが難しくなる問題がある。カメラをヘッドユニットとは別の専用ステージに設け、画像認識時に、このカメラ専用ステージを基材上まで移動させるようにすることも考えられるが、ステージの移動に伴う振動による精度低下の問題は避けられない。また、ステージは大変高価な装置であるため、装置コストも高くなる問題がある。

一方、特許文献４では、装置フレームにアライメントカメラを設置し、基材を載せたステージをこのカメラの下方まで移動させるようにしているため、上述のようなカメラを移動させることによる問題は生じないと考えられる。

しかし、画像認識を行う場合は基材を載せたステージをカメラの下方まで移動させる必要があるため、それだけステージの稼働距離を長く形成しなくてはならず、装置の大型化やコスト高を招く問題がある。反対に、ステージの稼働距離を短く形成しようとすると、カメラとヘッドユニットとが互いに干渉してしまうおそれがあり、ヘッドユニットの移動に支障をきたす別の問題がある。

更に、液滴の着弾位置を厳密に管理する上では、基材上の実際の着弾を確認することにより位置補正を行うことが望まれる。しかも、ラインヘッドの場合、ヘッド全長に亘って着弾位置を確認できる必要がある。

そこで、本発明は、限られた基材の移動距離で、ヘッドユニットが移動してくる場所を確保しながら、装置本体に位置不動に固定配置された複数のカメラによって基材上を画像認識することができ、基材上の座標を検出可能なインクジェット描画装置を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１．
基材に対してインク滴下処理を行うことによってパターンを形成するための１又は複数のインクジェットヘッドからなるヘッドモジュールと、
前記ヘッドモジュールを主走査方向又は副走査方向の少なくともいずれかに移動させるヘッドモジュール移動手段と、
前記ヘッドモジュールよりも下方に前記基材を載置して支持する基材支持ステージと、
前記基材支持ステージを第１の基準ベクトル方向に直線移動させる第１の直線移動手段、前記基材支持ステージを前記第１の基準ベクトル方向とは独立した第２の基準ベクトル方向に直線移動させる第２の直線移動手段、及び、前記基材支持ステージを前記第１及び第２の基準ベクトルの法線方向と平行なベクトル方向を軸として回転移動させる回転移動手段とを有する基材支持ステージ移動手段と、
前記基材支持ステージに載置された前記基材の表面を撮像する撮像手段と、を備えたインクジェット描画装置であって、
前記基材上の複数のアライメントマーカを前記撮像手段によって撮像し、その撮像結果に基づいて前記基材支持ステージ移動手段により前記基材支持ステージを移動させて前記基材のアライメントを調整するアライメント調整手段を有し、
前記撮像手段は、前記第１の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラと、前記第２の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラとを有することを特徴とするインクジェット描画装置。

２．
基材に対してインク滴下処理を行うことによってパターンを形成するための１又は複数のインクジェットヘッドからなるヘッドモジュールと、
前記ヘッドモジュールを主走査方向又は副走査方向の少なくともいずれかに移動させるヘッドモジュール移動手段と、
前記ヘッドモジュールよりも下方に前記基材を載置して支持する基材支持ステージと、
前記基材支持ステージを第１の基準ベクトル方向に直線移動させる第１の直線移動手段、前記基材支持ステージを前記第１の基準ベクトル方向とは独立した第２の基準ベクトル方向に直線移動させる第２の直線移動手段、及び、前記基材支持ステージを前記第１及び第２の基準ベクトルの法線方向と平行なベクトル方向を軸として回転移動させる回転移動手段とを有する基材支持ステージ移動手段と、
前記基材支持ステージに載置された前記基材の表面を撮像する撮像手段と、を備えたインクジェット描画装置であって、
前記基材を前記撮像手段によって撮像し、その撮像結果に基づいて前記ヘッドモジュールから前記基材上に滴下されるインク滴の着弾位置を確認する着弾位置確認手段を有し、
前記撮像手段は、前記第１の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラと、前記第２の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラとを有することを特徴とするインクジェット描画装置。

３．
基材に対してインク滴下処理を行うことによってパターンを形成するための１又は複数のインクジェットヘッドからなるヘッドモジュールと、
前記ヘッドモジュールを主走査方向又は副走査方向の少なくともいずれかに移動させるヘッドモジュール移動手段と、
前記ヘッドモジュールよりも下方に前記基材を載置して支持する基材支持ステージと、
前記基材支持ステージを第１の基準ベクトル方向に直線移動させる第１の直線移動手段、前記基材支持ステージを前記第１の基準ベクトル方向とは独立した第２の基準ベクトル方向に直線移動させる第２の直線移動手段、及び、前記基材支持ステージを前記第１及び第２の基準ベクトルの法線方向と平行なベクトル方向を軸として回転移動させる回転移動手段とを有する基材支持ステージ移動手段と、
前記基材支持ステージに載置された前記基材の表面を撮像する撮像手段と、を備えたインクジェット描画装置であって、
前記基材上の複数のアライメントマーカを前記撮像手段によって撮像し、その撮像結果に基づいて前記基材支持ステージ移動手段により前記基材支持ステージを移動させて前記基材のアライメントを調整するアライメント調整手段と、
前記基材を前記撮像手段によって撮像し、その撮像結果に基づいて前記ヘッドモジュールから前記基材上に滴下されるインク滴の着弾位置を確認する着弾位置確認手段とを有し、
前記撮像手段は、前記第１の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラと、前記第２の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラとを有することを特徴とするインクジェット描画装置。

４．
前記第１の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラは、前記基材上に滴下されるインク滴の着弾位置を確認するための着弾位置確認用カメラであり、
前記第２の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラは、前記基材のアライメントを調整するためのアライメント用カメラであることを特徴とする前記３記載のインクジェット描画装置。

５．
前記アライメント用カメラの撮影可能範囲は、主走査方向に沿う撮影可能範囲の長さをＣｙ、副走査方向の前記基材の長さをＬｘ、主走査方向の前記基材の長さをＬｙ、前記アライメントマーカの測定の保証精度をＩ、目標とする位置ずれの公差精度をＭとしたとき、
Ｃｙ＞２Ｉ・Ｌｘ／Ｍ
（但し、常にＭ≧Ｉであり、Ｃｙ＞Ｌｙ＞Ｌｘである。）
を満たすように設定されることを特徴とする前記４記載のインクジェット描画装置。

６．
前記着弾位置確認用カメラの撮影可能範囲は、副走査方向の撮影可能範囲の長さをＣｘ、前記ヘッドモジュールの副走査方向の両端の２点のノズル間の幅をＨとしたとき、
Ｃｘ＞Ｈ
を満たすように設定されることを特徴とする前記４又は５記載のインクジェット描画装置。

７．
前記基材支持ステージは、カメラ基準位置を計測するための複数のリファレンスマーカを有しており、
前記撮像手段は、前記複数のリファレンスマーカのうちの少なくとも一つを共通に撮影可能に前記各カメラが配置されていることを特徴とする前記１〜６のいずれかに記載のインクジェット描画装置。

８．
前記撮像手段によって前記リファレンスマーカを撮影した結果の位置座標に基づいて、前記撮像手段の各カメラ間の座標を関連付ける演算手段を有することを特徴とする前記７記載のインクジェット描画装置。

９．
前記演算手段は、前記撮像手段によって得られた撮像画像を演算して、各カメラのうちのいずれか１台を基準カメラとして、該基準カメラの座標系に他のカメラの座標を補正することを特徴とする前記８記載のインクジェット描画装置。

本発明によれば、限られた基材の移動距離で、ヘッドユニットが移動してくる場所を確保しながら、装置本体に位置不動に固定配置された複数のカメラによって基材上を画像認識することができ、基材上の座標を検出可能なインクジェット描画装置を提供することができる。

本発明に係るインクジェット描画装置の概略構成を示す斜視図 本発明に係るインクジェット描画装置の概略構成を示す平面図 ヘッドモジュールをノズル面側から見た図 基材支持ステージの平面図 （ａ）は第１、第２及び第３のカメラの各々の視野と基材支持ステージの移動可能範囲との関係を示す説明図、（ｂ）は基材支持ステージと第１、第２及び第３のカメラの撮影可能範囲との関係を示す説明図 本発明に係るインクジェット描画装置の内部の概略構成を示すブロック図 第１、第２及び第３のカメラの相互の位置関係を定義づけるための処理フローを示すフローチャート 第１、第２及び第３のカメラの相互の位置関係を定義づけるための処理フローを示すフローチャート （ａ）〜（ｂ）は第１のカメラによるリファレンスマーカの位置座標の取得の様子を説明する図 （ａ）〜（ｂ）は第２のカメラによるリファレンスマーカの位置座標の取得の様子を説明する図 （ａ）〜（ｂ）は第３のカメラによるリファレンスマーカの位置座標の取得の様子を説明する図 基材を基材支持ステージ上に設置する際の処理フローを示すフローチャート 基材の平面図 アライメント調整時の測定誤差を説明する図 インクの着弾位置を補正する際の処理フローを示すフローチャート

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に係るインクジェット描画装置の概略構成を示す斜視図、図２はその平面図である。

インクジェット描画装置１は、装置基台２上に、インクジェット描画を行うためのヘッドモジュール３、上面に基材を載置して支持するための基材支持ステージ４、基材支持ステージ４をθ方向に回転移動させるためのθ回転機構５、基材支持ステージ４及びθ回転機構５を共にＹ方向（以下、主走査方向という場合がある。）に沿って直線移動させるＹ移動機構６、基材支持ステージ４及びθ回転機構５を共にＸ方向（以下、副走査方向という場合がある。）に沿って直線移動させるＸ移動機構７、第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０をそれぞれ備えている。なお、Ｘ方向とＹ方向とは水平面上で互いに直交する方向であり、この場合、Ｘ方向は本発明でいう第２の基準ベクトル方向、Ｙ方向は本発明でいう第１の基準ベクトル方向となる。

また、基材支持ステージ４は、θ回転機構５によって、Ｘ、Ｙ方向と直交する法線方向であるＺ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動することができるようなっているが、このＺ方向は本発明にいう第１及び第２の基準ベクトルの法線方向と平行なベクトル方向となる。

図中、１１はヘッドモジュール３のためのメンテナンスエリアであり、ここにはヘッドモジュール３のノズル面の乾燥を防ぐためのキャップ動作、ノズル面に付着したインクや汚れを払拭するためのワイプ動作、ノズルから強制的にインクを吸引するサッキング動作、ノズル面を洗浄液で洗浄するクリーニング動作等、ヘッドモジュールの射出精度を保証するための各種メンテナンス装置が装備されている。これらメンテナンス装置は公知のものを使用することができるため、詳細については省略する。

ヘッドモジュール３は、装置基台２上の端部近傍において副走査方向に沿って平行に架設されたガントリ１２に、スライダ１３及びθ回転機構１４を介して取り付けられており、スライダ１３がガントリ１２に沿ってスライド移動することによりＸ方向に沿って往復移動し、スライダ１３がＹ方向に沿ってスライド移動することによりＹ方向に沿って往復移動し、また、θ回転機構１４によって、Ｘ、Ｙ方向と直交する法線方向であるＺ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動することができるようなっている。なお、このＺ方向は本発明にいう第１及び第２の基準ベクトルの法線方向と平行なベクトル方向となる。

図２において、Ｗ１はヘッドモジュール３のＸ方向に沿う移動可能範囲、Ｗ２はヘッドモジュール２のＹ方向に沿う移動可能範囲をそれぞれ示している。

図３はヘッドモジュール３をノズル面側から見た図である。このヘッドモジュール３は、各々がインクジェット方式によるインク滴下処理を行うことができる複数のヘッド３０１により構成され、そのヘッド３０１のノズル面が下面を向き、その下方に配置される基材支持ステージ４の上面と対向可能となるように配置されている。

各ヘッド３０１は、副走査方向に沿って配列された多数のノズル３０２を有しており、ヘッド固定具３０３に開口形成された取付け枠部３０４にそれぞれ取り付けられ、隣接するヘッド３０１、３０１間のノズル３０２のピッチが同一ピッチとなるように千鳥状に配列されることで一つの長尺状のヘッドモジュール３を構成している。各取付け枠部３０４にはヘッド３０１との間にヘッド位置微調整機構３０５が設けられており、駆動することによってヘッド固定具３０３に対する各ヘッド３０１の副走査方向に沿った位置を微調整し、各ヘッド３０１間の相対的な位置を調整することができるようになっている。ヘッド位置微調整機構３０５は、例えば電圧を印加することによって機械的な伸縮運動を行う圧電素子や、モータ駆動によって回転して伸縮動作するネジ機構等によって構成することができる。

基材支持ステージ４は、副走査方向に沿って延びるＸ移動機構７上に、θ回転機構５を介して設けられた平面視矩形状の定盤であり、その上面はヘッドモジュール３からのインク滴下処理によって描画を行う対象である基材を載置するための水平な載置面４ａとされ、該載置面４ａがヘッドモジュール３のノズル面に対して所定の高さ位置となるように配設されている。この基材支持ステージ４は、θ回転機構５と共にＸ移動機構７に沿ってスライド移動することによって副走査方向（第２の基準ベクトル方向）に沿って直線移動し、このＸ移動機構７が、それぞれＹ方向に沿って延びるＹ移動機構６、６に沿ってスライド移動することによって、θ回転機構５と共に主走査方向（第１の基準ベクトル方向）に沿って直線移動し、更に、θ回転機構５によって、Ｚ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動することができるようなっている。

基材支持ステージ４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の各位置は、Ｘ移動機構７、Ｙ移動機構６、６及びθ移動機構５にそれぞれ設けられた不図示のエンコーダによって高精度に検出される。

第１のカメラ８と第２のカメラ９は、主に、本実施形態において基材のアライメントを検出するためのアライメント用カメラとして機能するＣＣＤ等からなるカメラであり、装置基台２上にＹ方向に沿って平行に架設されたガントリ１５に、互いに予め決められた所定の間隔をおいて、レンズ面が下方向となるように固定状に取り付けられている。これら第１及び第２のカメラ８、９のレンズ面の高さ位置は、基材支持ステージ４の載置面４ａに載置された基材の上面よりも高い位置となるように配置されており、基材支持ステージ４がＸ移動機構７によってガントリ１５側に移動してきた時に、近接する第１のカメラ８及び／又は第２のカメラ９によって載置面４ａ上（基材上）の所定範囲を撮影することができるようになっている。

一般に、基材支持ステージ４のＸＹ方向の移動範囲には限りがあり、基材支持ステージ４上（基材上）の所定範囲をカメラの視野内に送り込めないため、カメラによる撮影範囲が狭くなってしまい、１台のカメラで基材支持ステージ４上の広い範囲をカバーできないという欠点があるが、本実施形態では、カメラの台数を増やすことでこの欠点を補っている。従って、本発明においてアライメント用カメラは、これら第１及び第２のカメラ８、９のように少なくとも２台がＹ方向に沿って所定間隔をおいて設けられることが好ましい。このとき、別の問題として、複数のカメラ相互の位置関係が定まっていないと、カメラによって撮影された画像の正確な位置を検出できなくなるが、本発明では、これを各カメラ相互の位置関係を定義づけることによって解決している。この点については後述する。

ガントリ１５は、装置基台２上におけるメンテナンスエリアとは反対側のＹ移動機構６の側方であって、ヘッドモジュール３のＸ方向の移動到達可能範囲Ｗ１よりも外側に位置している。ヘッドモジュール３のＸ方向の移動到達可能範囲Ｗ１は、このガントリ１５に取り付けられた第１及び第２のカメラ８、９の手前までとされており、ヘッドモジュール３がこのガントリ１５側に移動してきても、第１及び第２のカメラ８、９と干渉し合うことはなく、描画動作等に支障は生じない。

第３のカメラ１０は、主に、本実施形態においてヘッドモジュール３の各ノズル３０２から射出されて基材上に着弾したインクを確認するための着弾確認用カメラとして機能するＣＣＤ等からなるカメラであり、装置基台２上にＸ方向に沿って平行に架設されたガントリ１６に、レンズ面が下方向となるように予め決められた所定の位置に固定状に取り付けられている。この第３のカメラ１０のレンズ面の高さ位置も、基材支持ステージ４の載置面４ａに載置された基材の上面よりも高い位置となるように配置されており、基材支持ステージ４がＹ移動機構６、６によってガントリ１６側に移動してきた時に、載置面４ａ上（基材上）の所定範囲を撮影することができるようになっている。

ガントリ１６は、装置基台２上におけるヘッドモジュール３が取り付けられたガントリ１２が設けられた端部とは反対側の端部近傍に、ヘッドモジュール３のＹ方向の移動到達可能範囲Ｗ２よりも外側に位置している。ヘッドモジュール３のＹ方向の移動到達可能範囲Ｗ２は、このガントリ１６に取り付けられた第３のカメラ１０の手前までとされており、ヘッドモジュール３がこのガントリ１６側に移動してきても、第３のカメラ１０と干渉し合うことはなく、描画動作等に支障は生じない。

図４は基材支持ステージ４の平面図である。同時に基材支持ステージ４の上方に位置しているヘッドモジュール３を点線で示している。

２００は基材支持ステージ４の載置面４ａ上に載置された基材であり、Ｌｘは基材２００のＸ方向に沿う長さ、Ｌｙは基材２００のＹ方向に沿う長さ、Ｈはヘッドモジュール３に設置されている全ヘッド３０１のノズル３０２の両端、すなわち、ヘッドモジュール３内の副走査方向の最端部に位置する２つのヘッド３０１、３０１の端部側の各ノズル３０２、３０２の２点間の幅（ヘッドモジュール３による記録幅）である。

基材支持ステージ４において、第１及び第２のカメラ８、９が取り付けられたガントリ１５側の側端部４ｂには、第３のカメラ１０が取り付けられたガントリ１６側の側端部４ｃの近傍の隅部とＹ方向に沿うほぼ中央位置とに、それぞれリファレンスマーカｍ１、ｍ２が設けられていると共に、ガントリ１６側の側端部４ｃにもリファレンスマーカｍ３が設けられている。

これらリファレンスマーカｍ１〜ｍ３は、第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０の相互の位置関係を定義づけるために利用されるものであり、画像認識が容易な例えば平面視正方形状に形成されている。

なお、本実施形態では、リファレンスマーカｍ１は、第１のカメラ８の位置を規定するために設置されており、第１のカメラ８では撮影可能であるが、第２のカメラ９、第３のカメラ１０では撮影できない位置とされている。また、リファレンスマーカｍ２は、第１のカメラ８、第２のカメラ９では撮影可能であるが、第３のカメラ１０では撮影できない位置とされている。更に、リファレンスマーカｍ３は、第１のカメラ８、第３のカメラ１０では撮影可能であるが、第２のカメラ９では撮影できない位置とされている。

ここで、第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０の視野と、これら第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０による基材支持ステージ４に対する撮影可能範囲との関係について説明する。

図５（ａ）は、第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０の各々の視野と基材支持ステージ４の移動可能範囲との関係の説明図である。小さな矩形状の領域で示されるＣＡＭ１は第１のカメラ８の視野、ＣＡＭ２は第２のカメラ９の視野、ＣＡＭ３は第３のカメラ１０の視野をそれぞれ示しており、各視野ＣＡＭ１、ＣＡＭ２、ＣＡＭ３の配置関係は第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０の配置関係と一致している。

また、十字で示す線は基材支持ステージ４のＸＹ方向の移動経路を示しており、線の長さは移動可能範囲を示している。

かかる説明図に基づいて図５（ｂ）により基材支持ステージ４と第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０の撮影可能範囲との関係について説明する。

図中、一点鎖線で示される大きな矩形状の領域Ａ１は第１のカメラ８による基材支持ステージ４を当該カメラ８の視野ＣＡＭ１内へ動かして撮影することができる撮影可能範囲、二点鎖線で示される大きな矩形状の領域Ａ２は第２のカメラ９による基材支持ステージ４を当該カメラ９の視野ＣＡＭ２内へ動かして撮影することができる撮影可能範囲、破線で示される大きな矩形状の領域Ａ３は第３のカメラ１０による基材支持ステージ４を当該カメラ１０の視野ＣＡＭ３内へ動かして撮影することができる撮影可能範囲である。

なお、実際のインクジェット描画装置１は、固定状の第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０に対して基材支持ステージ４が移動することによって撮影を行うが、図５（ｂ）では説明の便宜のため、基材支持ステージ４から見た第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０の視野ＣＡＭ１、ＣＡＭ２、ＣＡＭ３と、各カメラ８、９、１０による撮影可能範囲を示している。従って、図５（ｂ）は基材支持ステージ４を固定状とし、該基材支持ステージ４に対して相対的に第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０を各カメラ８、９、１０間の位置関係を維持したまま移動させた状態を示している。

このように、例えば第１のカメラ８のように１台のカメラのみによって基材支持ステージ４上を撮影できる範囲は限られるが、第２のカメラ９及び第３のカメラ１０によって撮影できる範囲を合わせると、基材支持ステージ４上の大部分の範囲を撮影可能とすることができることがわかる。従って、第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０の相互の位置関係の定義づけを行うことにより、これらを１台のカメラによる撮影可能範囲とみなすことができ、後述する基材２００のアライメントや着弾位置の確認時の座標を高精度に検出することができる。

図６は、本発明に係るインクジェット描画装置の内部の概略構成を示すブロック図である。

１００は全体を制御する演算部であり、ステージコントローラ１０１、画像処理部１０２、ヘッド位置微調整機構ドライバ１０３、吐出制御部１０４をそれぞれ制御する。

ステージコントローラ１０１は、演算部１００からの制御信号に基づいてステージドライバ１０５〜１０８の駆動を制御し、スライダ１３をＸ方向に移動させるためのＸ軸モータ１０９、スライダ１３をＹ方向に移動させるためのＹ軸モータ１１０、ヘッドモジュール３をθ方向に回転移動させるためのθ移動機構１４を駆動させるθ軸モータ１１１、ヘッドモジュール３をＺ方向に沿って昇降移動させるためのＺ軸モータ１１２をそれぞれ駆動させる。なお、Ｚ軸モータ１１２によって駆動するヘッドモジュール３の昇降機構は、メンテナンスエリア内においてヘッドモジュール３のメンテナンスを行う際に利用される。

また、ステージコントローラ１０１は、演算部１００からの制御信号に基づいてステージドライバ１１３〜１１５の駆動を制御し、基材支持ステージ４をＸ方向に移動させるためのＸ軸モータ１１６、Ｙ方向に移動させるためのＹ軸モータ１１７、θ方向に回転移動させるためのθ軸モータ１１８をそれぞれ駆動させる。

画像処理部１０２は、演算部１００からの制御信号に基づいてカメラコントローラ１１９の駆動を制御し、第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０の撮像動作及び撮像された画像の処理を行う。

ヘッド位置微調整機構ドライバ１０３は、演算部１００からの制御信号に基づいてヘッドモジュール３の各ヘッド３０１に設けられたヘッド位置微調整機構３０５の駆動を制御し、各ヘッド３０１の取付け位置の微調整を行う。

吐出制御部１０４は、演算部１００からの制御信号に基づいてヘッドモジュール３の各ヘッド３０１の駆動を制御し、各ノズルから所定の描画データに基づくインク滴下処理を行う。

次に、かかるインクジェット描画装置において、装置基台２上に固定状に配設されている第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０の相互の位置関係を定義づけるための処理フローについて、図７、図８に基づいて説明する。この処理フローは、例えば図６における演算部１００内の所定の記憶領域又は不図示の記憶手段に予め記憶された所定のプログラムに従って演算部１００の制御によって実行される。

まず、カメラ位置確認ループが開始され（Ｓ１）、この中でリファレンスマーカ確認ループが開始される（Ｓ２）。

リファレンスマーカ確認ループでは、最初に、基材支持ステージ４に設けられた複数のリファレンスマーカｍ１〜ｍ３のうちのいずれか１つ（ここではリファレンスマーカｍ１とする。）が、これを撮影可能に配置されているカメラ（ここでは第１のカメラ８とする。）で撮影可能位置にあるか否かを確認し（Ｓ３）、撮影可能である場合（Ｙの場合）、リファレンスマーカｍ１が第１のカメラ８の設置位置の近傍まで来るように基材支持ステージ４を移動させる（Ｓ４）。第１のカメラ８の位置及びリファレンスマーカｍ１の位置は予め決まっているため、基材支持ステージ４の移動をエンコーダによって検出することにより、リファレンスマーカｍ１が第１のカメラ８の視野ＣＡＭ１近傍まで来たかどうかを知ることができる。

基材支持ステージ４の移動の後、第１のカメラ８によって撮影された画像に基づいてリファレンスマーカｍ１のサーチ（画像認識）を開始し（Ｓ５）、リファレンスマーカｍ１の位置が取得できたかどうかを判断し（Ｓ６）、取得できない場合（Ｎの場合）は、オペレータの指示で基材支持ステージ４を移動させ、リファレンスマーカｍ１が第１のカメラ８の視野ＣＡＭ１内まで来るようにする（Ｓ７）。

ここで、リファレンスマーカｍ１の位置を取得するための画像認識動作は、リファレンスマーカｍ１が第１のカメラ８の視野ＣＡＭ１内の予め決められた所定の位置に来るように基材支持ステージ４を移動させることにより行う。

この様子を図９に示す。この所定の位置としては、第１のカメラ８の視野ＣＡＭ１内の中心（第１のカメラ８の光軸上）とすることが、画像認識による位置取得を容易にできる点で好ましい。リファレンスマーカｍ１が第１のカメラ８の視野ＣＡＭ１内の中心に来たかどうかは、第１のカメラ８の撮影画像を画像認識することによって判別できる。

このため、上記ステップＳ４〜Ｓ７の処理では、このようにリファレンスマーカｍ１が第１のカメラ８の視野ＣＡＭ１内の中心に位置するように、基材支持ステージ４を移動させ、撮影画像を画像認識することによってリファレンスマーカｍ１の位置取得を行う（図９（ａ））。

画像認識によってリファレンスマーカｍ１の位置が取得できた場合（Ｙの場合）、そのときの第１のカメラ８とリファレンスマーカｍ１との関係（カメラ・マーカ関係）を記憶する（Ｓ８）。第１のカメラ８とリファレンスマーカｍ１との関係とは、リファレンスマーカｍ１が第１のカメラ８によって撮影できたときのエンコーダによって検出される基材支持ステージ４のＸ、Ｙ方向の位置座標（Ｘ１ｍ１，Ｙ１ｍ１）である。この位置座標は、第１のカメラ８によるリファレンスマーカｍ１の位置取得時の位置座標として、演算部１００又は不図示の記憶手段に記憶される。

リファレンスマーカの確認処理は、撮影可能なリファレンスマーカ全てについて行われる。第１のカメラ８では、リファレンスマーカｍ１〜ｍ３の全てを撮影可能であるため、以上の第１のカメラ８によるリファレンスマーカの確認処理は、全てのリファレンスマーカｍ１〜ｍ３についても同様に行われ、リファレンスマーカの数分（ここでは３つ分）だけ繰り返される。すなわち、引き続き、同様にしてリファレンスマーカｍ２の位置座標の記憶、リファレンスマーカｍ３の位置座標の記憶が順次行われる（Ｓ９）。

図９（ｂ）は第１のカメラ８によってリファレンスマーカｍ２の確認及び位置取得を行う様子を示しており、これにより基材支持ステージ４のＸ、Ｙ方向の位置座標（Ｘ１ｍ２，Ｙ１ｍ２）が取得され、記憶される。また、図９（ｃ）は第１のカメラ８によってリファレンスマーカｍ３の確認及び位置取得を行う様子を示しており、これにより基材支持ステージ４のＸ、Ｙ方向の位置座標（Ｘ１ｍ３，Ｙ１ｍ３）が取得され、記憶される。

リファレンスマーカの確認処理は、全てのカメラについて行われる。従って、以上の通り第１のカメラ８によって全てのリファレンスマーカｍ１〜ｍ３の位置座標が記憶されたら、引き続き、第２のカメラ９、第３のカメラ１０によっても、それによって撮影可能なリファレンスマーカの位置座標が記憶される（Ｓ１０）。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、第２のカメラ９によるリファレンスマーカの確認及び位置座標取得の様子を示している。

図５（ｂ）に示したように、リファレンスマーカｍ１、ｍ３は、第２のカメラ９による撮影可能範囲Ａ２の外であるため、基材支持ステージ４の移動範囲外となり、それらの位置を第２のカメラ９によって取得することはできない（図１０（ａ）、（ｃ））。

しかし、リファレンスマーカｍ２は、第２のカメラ９による撮影可能範囲Ａ２内であるため、その位置を第２のカメラ９によって取得することができ、その位置座標（Ｘ２ｍ２，Ｙ２ｍ２）が取得され、記憶される（図１０（ｂ））。

図１１（ａ）〜（ｃ）は、第３のカメラ１０によるリファレンスマーカの確認及び位置座標取得の様子を示している。

図５（ｂ）に示したように、リファレンスマーカｍ１、ｍ２は、第３のカメラ１０による撮影可能範囲Ａ３の外であるため、基材支持ステージ４の移動範囲外となり、それらの位置を第３のカメラ１０によって取得することはできない（図１１（ａ）、（ｂ））。

しかし、リファレンスマーカｍ３は、第３のカメラ１０による撮影可能範囲Ａ３内であるため、その位置を第３のカメラ１０によって取得することができ、上述と同様にしてその位置座標（Ｘ３ｍ３，Ｙ３ｍ３）が取得され、記憶される（図１１（ｃ））。

以上の処理によって、第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０とそれらによって撮影可能なリファレンスマーカｍ１〜ｍ３との間の位置関係が取得され、続いて、この関係に基づいてカメラ位置関係構築ループが開始され（Ｓ１１）、この中でカメラ位置確認ループが開始される（Ｓ１２）。以上のように、リファレンスマーカｍ２は、第１のカメラ８と第２のカメラ９によって共に撮影可能であるため、これによって第１のカメラ８と第２のカメラ９との間が関連付けられる。また、リファレンスマーカｍ３は、第１のカメラ８と第３のカメラ１０によって共に撮影可能であるため、これによって第１のカメラ８と第３のカメラ１０との間が関連付けられる。その結果、第１のカメラ８によって第２のカメラ９と第３のカメラ１０との間も関連付けることができ、すべてのカメラ８、９、１０が関連付けられることになる。

カメラ位置確認ループでは、上記ステップＳ８において記憶されたカメラ・マーカ関係の位置座標を呼び出し（Ｓ１３）、まずリファレンスマーカｍ１が第１のカメラ８で撮影できたかどうか（位置座標が記憶されているかどうか）が判断される（Ｓ１４）。

撮影できている場合（Ｙの場合）、続いて基準カメラとの座標の差を記憶する（Ｓ１５）。ここで、基準カメラとは、第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０の相互の位置関係を定義づける際の基準となるカメラのことであり、第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０のうちのいずれか１つのカメラである。特に制限はないが、本実施形態では第１のカメラ８を基準カメラとする。従って、上記ステップＳ１５における第１のカメラ８の基準カメラとの座標の差は０となり、演算部１００又は不図示の記憶手段に記憶される。

以上、ステップＳ１２〜Ｓ１５のカメラ位置確認処理は、全てのカメラについて行われる。従って、引き続き、同様にして第２のカメラ９による基準カメラとの座標の差の記憶、第３のカメラ１０による基準カメラとの座標の差の記憶が順次行われる（Ｓ１６）。

なお、リファレンスマーカｍ１は、第１のカメラ８によってのみ撮影されるため、第２のカメラ９及び第３のカメラ１０と基準カメラとのそれぞれの座標の差は、リファレンスマーカｍ２、ｍ３によって取得された位置座標によって行われる。

すなわち、第２のカメラ９と基準カメラ（第１のカメラ８）との座標の差（ΔＸ２，ΔＹ２）は、リファレンスマーカｍ２によって取得された位置座標によって、（ΔＸ２，ΔＹ２）＝（Ｘ２ｍ２−Ｘ１ｍ２，Ｙ２ｍ２−Ｙ１ｍ２）となり、同じく第３のカメラ１０と基準カメラ（第１のカメラ８）との座標の差（ΔＸ３，ΔＹ３）は、リファレンスマーカｍ３によって取得された位置座標によって、（ΔＸ３，ΔＹ３）＝（Ｘ３ｍ３−Ｘ１ｍ３，Ｙ３ｍ３−Ｙ１ｍ３）となり、それぞれ記憶される（Ｓ１７）。これにより、全てのカメラについてカメラ・基準カメラ関係が構築される。

このようにしてカメラ・基準カメラ関係が構築されたら、次いで、得られた座標の差に基づいて、各カメラの座標を基準カメラの座標系に変換する処理を開始する（Ｓ１８〜Ｓ２０）。

ここでは第１のカメラ８を基準カメラとしているため、まず、第１のカメラ８については、その基準位置を規定するため、リファレンスマーカｍ１を撮影し、そのときの位置座標（Ｘ１ｍ１，Ｙ１ｍ１）を取得し、第２のカメラ９の座標は（Ｘ１ｍ１＋ΔＸ２，Ｙ１ｍ１＋ΔＹ２）によって取得され、第３のカメラ１０の座標は（Ｘ１ｍ１＋ΔＸ３，Ｙ１ｍ１＋ΔＹ３）によって取得される。

これにより、第１のカメラ８を基準とした第２及び第３のカメラ９、１０の位置座標が決定され、第１、第２及び第３のカメラ８、９、１０の相互の位置関係が定義付けられることになる。従って、装置基台２上に固定設置された複数のカメラを使用しても、カメラ相互の位置関係が明確となるため、例えば第２のカメラ９で撮影された画像の位置でも、基準カメラである第１のカメラ８における座標で検出することができるようになり、基材２００のアライメント検出、着弾位置の確認が正確に行えるようになる。

かかる複数のカメラ相互の位置関係の定義づけは、インクジェット描画装置１の製造段階（工場出荷時等）で予め行っておくようにしてもよいし、インクジェット描画装置１を稼働設置した後に、演算部１００等の制御によって予め決められた所定期間毎に自動的に行うようにしてもよい。また、オペレータ等の外部からの指示によって適宜のタイミングで行うようにしてもよい。

次に、かかるインクジェット描画装置において、基材２００を基材支持ステージ４上に設置する際の処理フローについて、図１２に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理フローは、例えば図６における演算部１００内の所定の記憶領域又は不図示の記憶手段に予め記憶された所定のプログラムに従って演算部１００の制御によって実行される。

まず、基材２００を基材支持ステージ４の載置面４ａ上に載置した後（Ｓ１００）、基材マーカ確認ループが開始される（Ｓ１０１）。

ここで、基材２００の平面図を図１３に示す。矩形状をした基材２００の表面（描画面）の隣接する２つの隅部には、それぞれ小さなアライメントマーカ２０１、２０２が形成されている。ここでは十字型をしているが形状は特に問わない。基材２００は、基材支持ステージ４の載置面４ａ上に、２つのアライメントマーカ２０１と２０２を結ぶ直線のベクトル方向が主走査方向であるＹ方向にほぼ沿うように、且つ、アライメントマーカ２０１、２０２が形成されている側縁２００ａが、第１、第２のカメラ８、９が設けられているガントリ１５側に配置されるように、オペレータ又は適宜の輸送手段により載置される。

基材２００が載置されたら、アライメント用カメラである第１、第２のカメラ８、９によって基材２００が画像確認できるかどうかを判断し（Ｓ１０２）、確認できた場合（Ｙｅｓの場合）、アライメントマーカ２０１、２０２のうちの一方（ここではアライメントマーカ２０１をサーチするものとする。）の位置が、主走査方向に平行なガントリ１５に設けられたいずれかのカメラ、すなわち第１又は第２のカメラ８、９の近傍まで来るように基材支持ステージ４を移動させ（Ｓ１０３）、その第１又は第２のカメラ８、９でアライメントマーカ２０１をサーチする（Ｓ１０４）。

一方、上記ステップＳ１０２で確認できない場合（Ｎｏの場合）、アライメントマーカ２０１の位置が、副走査方向に平行なガントリ１６に設けられたいずれかのカメラ、すなわち本実施形態では第３のカメラ１０の近傍まで来るように基材支持ステージ４を移動させ（Ｓ１０５）、その第３のカメラ１０でアライメントマーカ２０１をサーチする（Ｓ１０６）。

その結果、いずれかのカメラ８、９又は１０によって基材２００上のアライメントマーカ２０１が画像確認できたら、そのマーカ位置を基準カメラである第１のカメラ８による座標系として取得する（Ｓ１０７）。

取得できない場合（Ｎｏの場合）、オペレータ指示で基材支持ステージ４を移動させ、基材２００上のアライメントマーカ２０１の座標をいずれかのカメラ８、９又は１０によって画像確認し、基準カメラである第１のカメラ８による座標系として取得する（Ｓ１０８）。

例えば、第２のカメラ９で撮影したアライメントマーカ２０１の座標Ｐ_ＣＡＭ２（Ｘ２ｐ，Ｙ２ｐ）を基準カメラの座標Ｐ_ＣＡＭ１（Ｘ１ｐ，Ｙ１ｐ）へ座標変換すると、Ｐ（Ｘ２ｐ，Ｙ２ｐ）＝（Ｘ１ｐ−ΔＸ２，Ｙ１ｐ−ΔＹ２）となる。

このようにして取得されたアライメントマーカ２０１の位置座標は、演算部１００又は不図示の記憶手段に記憶される（Ｓ１０９）。

以上のステップＳ１０２〜Ｓ１０９の処理は、他のアライメントマーカ２０２についても同様にして行われる（Ｓ１１０）。

ここで、基材２００が基材支持ステージ４上に適正な位置に載置されているとすると、アライメントマーカ２０１と２０２のＸ方向の座標は同一となって、基材支持ステージ４をＹ方向に沿って真っ直ぐに移動させた場合、アライメントマーカ２０１と２０２とは同一の軌跡上（主走査方向の方向ベクトル）を移動することになるはずである。これは基材２００の移動の理想値であり、これを補正後マーカ予定位置ということにする。この補正後マーカ予定位置の位置座標は、演算部１００又は不図示の記憶手段に予め記憶されている。

次に、上記ステップＳ１０９で記憶された各アライメントマーカ２０１、２０２の位置座標と、予め記憶されている補正後マーカ予定位置の位置座標とを比較し、主走査方向、副走査方向の残差（ずれ角度）を測定する。アライメントマーカ２０１、２０２の間の距離が短い場合、画像処理時のカメラ（ＣＣＤ）に乗るノイズ等の影響によって、計測位置に誤差が生じ、基材支持ステージ４のθ方向の回転角を演算する際の三角関数の計算誤差が大きくなってしまうおそれがあるが、本発明によれば、主走査方向に沿って複数のカメラ（第１及び第２のカメラ８、９）を用いてアライメントマーカ２０１、２０２を画像確認できるため、アライメントマーカ２０１、２０２間の距離を長く取ることができ、誤差の発生を極力抑えることができる。

このようにして測定された残差の値は、演算部１００又は不図示の記憶手段に記憶される（Ｓ１１１）。

次いで、得られた残差の値に基づいて、主走査方向の残差を最小とする基材支持ステージ４のθ回転量及びＸＹ移動量を算出する。算出されたθ回転量、ＸＹ移動量は、演算部１００又は不図示の記憶手段に一旦記憶され（Ｓ１１２）、引き続いて、この記憶されたθ回転量、ＸＹ移動量に基づいてステージドライバ１１３〜１１５を駆動させ、基材支持ステージ４のθ方向及びＸＹ方向の位置を補正する（Ｓ１１３）。これによって基材支持ステージ４の載置面４ａ上に載置された基材２００は、基材支持ステージ４を主走査方向に沿って移動させた場合、各アライメントマーカ２０１、２０２が主走査方向に沿って同一の軌跡上を移動することができるようになる。

この後、所定の描画データに基づいてヘッドモジュール３からインク滴下処理を行い、基材支持ステージ４をＸＹ方向に移動させながら基材２００上に所定のパターンを描画する（Ｓ１１４）。基材支持ステージ４は、基材２００の各アライメントマーカ２０１、２０２が主走査方向の方向ベクトルと一致するように位置が補正されているため、主走査方向の直線描画安定性に優れ、高精度な描画を行うことができる。

なお、ここで、主走査方向に平行なガントリ１５に設けられた第１及び第２のカメラ８、９の各撮影可能範囲Ａ１、Ａ２の合成撮像範囲（Ａ１＋Ａ２）が、主走査方向に沿う合成撮像範囲の長さをＣｙ（図５（ｂ）参照）、副走査方向に沿う基材２００の長さをＬｘ（図４参照）、リファレンスマーカｍ１〜ｍ３の測定の保証精度をＩ、目標とする位置ずれの公差精度をＭとした場合、少なくとも、Ｃｙ＞２Ｉ（１／ｔａｎ（２ａｒｃｓｉｎ（Ｍ／２Ｌｘ）））の範囲を撮影可能となるように第１及び第２のカメラ８、９を設置すれば、目標とする位置決めの公差精度が保たれる。

すなわち、図１４に示すように、基材２００上のアライメントマーカ２０１、２０２を撮影した位置（測定点）が実際のアライメントマーカ２０１、２０２の位置（実位置）に対して保証精度（測定誤差）Ｉだけずれている場合、ワーストケースとしてその倍の２Ｉずれることを想定すると、点ａ１〜点ａ３によって形成される直角三角形の角θは、ｔａｎθ＝２Ｉ／Ｃｙで表される。一方、上記Ｉだけずれた場合に基材Ｐの副走査方向の端縁の位置ずれは、点ａ３〜点ａ５によって形成される点ａ３を頂点とする二等辺三角形となる。従って、公差精度Ｍは、Ｍ＝２Ｌｘｓｉｎ（θ／２）で表される。よって、Ｃｙは、Ｃｙ＝２Ｉ／ｔａｎ（２ａｒｃｓｉｎ（Ｍ／２Ｌｘ））で表すことができる。

ここで、一般にＬｘは数十〜数百ｍｍのオーダーであり、Ｍは数μｍもしくは数ｎｍのオーダーであるから、この計算を近似して、Ｃｙ＞２Ｉ・Ｌｘ／Ｍよりも広い範囲を撮影可能となるように第１及び第２のカメラ８、９を設置することが好ましい。但し、上記式において、常にＭ≧Ｉであり、Ｃｙ＞Ｌｙ＞Ｌｘを満たす。

なお、保証精度Ｉとは、第１及び第２のカメラ８、９の光学系の計測時の誤差で決まる精度であり、光学誤差、画像処理時の誤差、アライメントマーカ２０１、２０２の加工誤差等を含む。また、公差精度Ｍとは、許容できる位置ずれの目標値であり、適宜に決められる。また、Ｌｙは主走査方向に沿う基材２００の長さである（図４参照）。

この範囲よりも広い範囲が撮影可能となるように第１及び第２のカメラ８、９を設置することで、基材２００上に設けられるアライメントマーカ２０１、２０２の位置が変わっても、基材支持ステージ４のθ補正を行った時に、基材２００の位置決めの精度を目標とする精度Ｍ内に収めることができる。このように第１及び第２のカメラ８、９を設置することで、基材２００の位置合わせの基準として補正するための基材支持ステージ４のθ回転機構５によるθ回転量を、２つのアライメントマーカ２０１、２０２の主走査方向の座標が一致するという条件で計算することが可能になり、直線描画安定に優れたものとなる。従って、例えば基材支持ステージ４がＸＹ方向に直交していないような場合でも、主走査方向の描画の安定性は保証でき、副走査方向は射出タイミングの調整で容易に修正可能であることから、スキュー歪みの補正も容易に可能となる。

これにより、アライメントマーカ間の距離を長くとってもアライメントマーカの撮影が可能となり、また直進安定性も増して描画の精度を向上させることができる。

次に、かかるインクジェット描画装置１において、ヘッドモジュール３から滴下されたインクの着弾位置を補正する際の処理フローについて、図１５に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理フローは、例えば図６における演算部１００内の所定の記憶領域又は不図示の記憶手段に予め記憶された所定のプログラムに従って演算部１００の制御によって実行される。

着弾位置の補正をする際使用する基材には着弾位置確認用のテスト基材が用いられ、このテスト基材を基材支持ステージ４の載置面４ａ上に設置し（Ｓ２００）、ヘッドモジュール３の全てのヘッド３０１の各ノズルからインク滴下することによってテスト基材上にテスト画像を描画した後（Ｓ２０１）、ヘッド位置確認ループを開始し（Ｓ２０２）、この中で、ノズル位置確認ループを開始する（Ｓ２０３）。

まず、いずれか１つのヘッド３０１の各ノズルから滴下されたインク滴による着弾について、テスト基材上に着弾した着弾位置（着弾予定位置）が、副走査方向（Ｘ方向）に沿って設けられたガントリ１６に取り付けられたいずれかのカメラ、すなわち本実施形態では第３のカメラ１０の近傍位置となるように、基材支持ステージ４を移動させ（Ｓ２０４）、第３のカメラ１０によってテスト基材上の着弾をサーチする（Ｓ２０５）。

着弾は、第３のカメラ１０によって撮影された画像を画像認識することにより、所定のノズル配列パターンとなる着弾パターンを確認することによって有無を確認することができる。従って、着弾の有無の確認によって着弾位置の取得を行い（Ｓ２０６）、取得できない場合（Ｎｏの場合）、オペレータの指示により目視で基材支持ステージ４をＸＹ方向に移動させ、上記同様に着弾をサーチする（Ｓ２０７）。

着弾位置を取得できた場合（Ｙｅｓの場合）、その着弾位置の座標を、既に求められた基準カメラである第１のカメラ８の座標系で演算部１００又は不図示の記憶手段に記憶する（Ｓ２０８）。この着弾位置の座標とは、着弾位置確認対象となるヘッド３０１の各ノズルから滴下された着弾の各ドットの重心位置の座標である。

以上のステップＳ２０３〜Ｓ２０８の処理は、そのヘッド３０１のノズル数分繰り返し行われ、同様にして各々のノズルについて着弾位置座標が求められる（Ｓ２０９）。

また、着弾位置の確認は、ヘッドモジュール３の全てのヘッド３０１について行われる。従って、以上のステップ２０３〜Ｓ２０９の処理は、ヘッドモジュール３の全てのヘッド３０１について繰り返し行われる（Ｓ２１０）。

ヘッドモジュール３の全てのヘッド３０１について上記の通りにして着弾位置を確認し終えたら、上記ステップ２０８において記憶された着弾位置の座標に基づいて、着弾全体、すなわちヘッドモジュール３の傾き（Ｚ軸回りの傾き）を推定し、補正が必要な場合のヘッドモジュール３のθ回転量を計算する。計算されたθ回転量の値は、演算部１００又は不図示の記憶手段に記憶される（Ｓ２１１）。

次いで、同様に上記ステップ２０８において記憶された着弾位置の座標に基づいて、ヘッドモジュール３の各ヘッド３０１の位置、すなわち各ヘッド３０１相互のずれの有無を推定し、インク滴の射出タイミング及び／又は各ヘッド３０１の取り付け位置を調整するためのヘッド位置微調整機構３０５の調整量を計算する。計算された調整量の値は、演算部１００又は不図示の記憶手段に記憶される（Ｓ２１２）。

その後、上記ステップ２１１で記憶されたθ回転量に基づいて、ステージドライバ１０７を駆動させてθ回転機構１４を動作させ、ヘッドモジュール３のθ方向の位置調整を行い（Ｓ２１３）、更に、上記ステップＳ２１２で記憶された射出タイミング及び／又はヘッド微調整量に基づいて、吐出制御部１０４及び／又はヘッド位置微調整機構３０５を調整することで、着弾位置を補正する（Ｓ２１４）。

ここで、副走査方向に平行なガントリ１６に設けられた第３のカメラ１０の撮影可能範囲Ａ３において、副走査方向に沿う撮影範囲の長さをＣｘ（図５（ｂ）参照）、ヘットモジュール３に設置されている全ヘッド３０１のノズル３０２の両端、すなわち、ヘッドモジュール３内の副走査方向の最端部に位置する２つのヘッド３０１、３０１の端部側の各ノズル３０２、３０２の２点間の幅（ヘッドモジュール３による記録幅）をＨとした場合（図４参照）、第３のカメラ１０は、Ｃｘ＞Ｈの条件を満たすように設置することが好ましい。

着弾の座標管理をする際には、テスト基材を設置して副走査方向に平行なガントリ１６に設置された第３のカメラ１０で確認可能な位置、すなわち撮影可能範囲Ａ３内となるように着弾確認用の描画を行い、その着弾位置を確認するが、Ｃｘ＞Ｈの条件を満足するように第３のカメラ１０を設置することによって、ヘッドモジュール３の全てのヘッド３０１からの着弾を該第３のカメラ１０によって確認することが可能となり、この処理によって、着弾位置と基材支持ステージ４の座標系の位置関係が明らかになる。

更に、この着弾位置の確認によって、ヘッドモジュール３に搭載された各ヘッド３０１間の位置関係も明らかとなるため、着弾位置の確認の結果、例えばいずれかのヘッド３０１の副走査方向の位置がずれているような場合には、そのヘッド３０１について副走査方向に沿う位置を適正な位置とするべく、演算部１００からヘッド位置微調整機構３０５に指令を与え、その位置を調整することができる。

また、着弾位置の確認の結果に応じて、演算部１００では、吐出制御部１０４を制御することにより、インク滴下処理時の開始位置を修正し、適正な位置に着弾するように調整することができる。

本発明に係るインクジェット描画装置１は、以上の処理によって、基材２００のθ補正及び着弾の座標管理が可能となり、また、この計測結果から着弾と基材２００のオフセットずれも計測可能であるので、結果として、ヘッドモジュール３と干渉せずに基材２００に対して着弾を高精度に位置合わせすることができる。

なお、以上の説明では、アライメント用カメラとして、主走査方向に沿うガントリ１５に第１及び第２のカメラ８、９の２台のカメラを設置したが、このカメラの台数は３つ以上でもよく、また、１台だけでもよい。

更に、副走査方向に沿うガントリ１６には、着弾位置確認用カメラとして第３のカメラ１０を１台だけ設置したが、このガントリ１６にも副走査方向に所定の間隔をおいて複数のカメラを設置するようにしてもよい。

１ インクジェット描画装置
２ 装置基台
３ ヘッドモジュール
３０１ ヘッド
３０２ ノズル
３０３ ヘッド固定具
３０４ 取付け枠部
３０５ ヘッド位置微調整機構
４ 基材支持ステージ
４ａ 載置面
４ｂ、４ｃ 側端部
ｍ１〜ｍ３ リファレンスマーカ
５ θ回転機構
６ Ｙ移動機構
７ Ｘ移動機構
８ 第１のカメラ
ＣＡＭ１ 第１のカメラの視野
９ 第２のカメラ
ＣＡＭ２ 第２のカメラの視野
１０ 第３のカメラ
ＣＡＭ３ 第３のカメラの視野
１１ メンテナンスエリア
１２ ガントリ
１３ スライダ
１４ θ回転機構
１５ ガントリ
１６ ガントリ
２００ 基材
２０１、２０２ アライメントマーカ

Claims (9)

1. 基材に対してインク滴下処理を行うことによってパターンを形成するための１又は複数のインクジェットヘッドからなるヘッドモジュールと、
   前記ヘッドモジュールを主走査方向又は副走査方向の少なくともいずれかに移動させるヘッドモジュール移動手段と、
   前記ヘッドモジュールよりも下方に前記基材を載置して支持する基材支持ステージと、
   前記基材支持ステージを第１の基準ベクトル方向に直線移動させる第１の直線移動手段、前記基材支持ステージを前記第１の基準ベクトル方向とは独立した第２の基準ベクトル方向に直線移動させる第２の直線移動手段、及び、前記基材支持ステージを前記第１及び第２の基準ベクトルの法線方向と平行なベクトル方向を軸として回転移動させる回転移動手段とを有する基材支持ステージ移動手段と、
   前記基材支持ステージに載置された前記基材の表面を撮像する撮像手段と、を備えたインクジェット描画装置であって、
   前記基材上の複数のアライメントマーカを前記撮像手段によって撮像し、その撮像結果に基づいて前記基材支持ステージ移動手段により前記基材支持ステージを移動させて前記基材のアライメントを調整するアライメント調整手段を有し、
   前記撮像手段は、前記第１の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラと、前記第２の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラとを有することを特徴とするインクジェット描画装置。
2. 基材に対してインク滴下処理を行うことによってパターンを形成するための１又は複数のインクジェットヘッドからなるヘッドモジュールと、
   前記ヘッドモジュールを主走査方向又は副走査方向の少なくともいずれかに移動させるヘッドモジュール移動手段と、
   前記ヘッドモジュールよりも下方に前記基材を載置して支持する基材支持ステージと、
   前記基材支持ステージを第１の基準ベクトル方向に直線移動させる第１の直線移動手段、前記基材支持ステージを前記第１の基準ベクトル方向とは独立した第２の基準ベクトル方向に直線移動させる第２の直線移動手段、及び、前記基材支持ステージを前記第１及び第２の基準ベクトルの法線方向と平行なベクトル方向を軸として回転移動させる回転移動手段とを有する基材支持ステージ移動手段と、
   前記基材支持ステージに載置された前記基材の表面を撮像する撮像手段と、を備えたインクジェット描画装置であって、
   前記基材を前記撮像手段によって撮像し、その撮像結果に基づいて前記ヘッドモジュールから前記基材上に滴下されるインク滴の着弾位置を確認する着弾位置確認手段を有し、
   前記撮像手段は、前記第１の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラと、前記第２の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラとを有することを特徴とするインクジェット描画装置。
3. 基材に対してインク滴下処理を行うことによってパターンを形成するための１又は複数のインクジェットヘッドからなるヘッドモジュールと、
   前記ヘッドモジュールを主走査方向又は副走査方向の少なくともいずれかに移動させるヘッドモジュール移動手段と、
   前記ヘッドモジュールよりも下方に前記基材を載置して支持する基材支持ステージと、
   前記基材支持ステージを第１の基準ベクトル方向に直線移動させる第１の直線移動手段、前記基材支持ステージを前記第１の基準ベクトル方向とは独立した第２の基準ベクトル方向に直線移動させる第２の直線移動手段、及び、前記基材支持ステージを前記第１及び第２の基準ベクトルの法線方向と平行なベクトル方向を軸として回転移動させる回転移動手段とを有する基材支持ステージ移動手段と、
   前記基材支持ステージに載置された前記基材の表面を撮像する撮像手段と、を備えたインクジェット描画装置であって、
   前記基材上の複数のアライメントマーカを前記撮像手段によって撮像し、その撮像結果に基づいて前記基材支持ステージ移動手段により前記基材支持ステージを移動させて前記基材のアライメントを調整するアライメント調整手段と、
   前記基材を前記撮像手段によって撮像し、その撮像結果に基づいて前記ヘッドモジュールから前記基材上に滴下されるインク滴の着弾位置を確認する着弾位置確認手段とを有し、
   前記撮像手段は、前記第１の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラと、前記第２の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラとを有することを特徴とするインクジェット描画装置。
4. 前記第１の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラは、前記基材上に滴下されるインク滴の着弾位置を確認するための着弾位置確認用カメラであり、
   前記第２の直線移動手段のベクトル方向において、前記ヘッドモジュール移動手段による前記ヘッドモジュールの移動到達可能範囲よりも外側の装置本体に固定配置された少なくとも１台のカメラは、前記基材のアライメントを調整するためのアライメント用カメラであることを特徴とする請求項３記載のインクジェット描画装置。
5. 前記アライメント用カメラの撮影可能範囲は、主走査方向に沿う撮影可能範囲の長さをＣｙ、副走査方向の前記基材の長さをＬｘ、主走査方向の前記基材の長さをＬｙ、前記アライメントマーカの測定の保証精度をＩ、目標とする位置ずれの公差精度をＭとしたとき、
   Ｃｙ＞２Ｉ・Ｌｘ／Ｍ
   （但し、常にＭ≧Ｉであり、Ｃｙ＞Ｌｙ＞Ｌｘである。）
   を満たすように設定されることを特徴とする請求項４記載のインクジェット描画装置。
6. 前記着弾位置確認用カメラの撮影可能範囲は、副走査方向の撮影可能範囲の長さをＣｘ、前記ヘッドモジュールの副走査方向の両端の２点のノズル間の幅をＨとしたとき、
   Ｃｘ＞Ｈ
   を満たすように設定されることを特徴とする請求項４又は５記載のインクジェット描画装置。
7. 前記基材支持ステージは、カメラ基準位置を計測するための複数のリファレンスマーカを有しており、
   前記撮像手段は、前記複数のリファレンスマーカのうちの少なくとも一つを共通に撮影可能に前記各カメラが配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット描画装置。
8. 前記撮像手段によって前記リファレンスマーカを撮影した結果の位置座標に基づいて、前記撮像手段の各カメラ間の座標を関連付ける演算手段を有することを特徴とする請求項７記載のインクジェット描画装置。
9. 前記演算手段は、前記撮像手段によって得られた撮像画像を演算して、各カメラのうちのいずれか１台を基準カメラとして、該基準カメラの座標系に他のカメラの座標を補正することを特徴とする請求項８記載のインクジェット描画装置。